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WO1983000875A1 - Method for the hydrogenation of heavy oils and residual oils, and catalysts used in such method - Google Patents

Method for the hydrogenation of heavy oils and residual oils, and catalysts used in such method Download PDF

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Publication number
WO1983000875A1
WO1983000875A1 PCT/DE1982/000177 DE8200177W WO8300875A1 WO 1983000875 A1 WO1983000875 A1 WO 1983000875A1 DE 8200177 W DE8200177 W DE 8200177W WO 8300875 A1 WO8300875 A1 WO 8300875A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
lignite
catalyst
dust
heavy
coke
Prior art date
Application number
PCT/DE1982/000177
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Braunkohlenwerke Ag Rheinische
Original Assignee
Lenz, Uwe
Böcker, Dietrich
Dolkemeyer, Wilfried
Giehr, Axel
Ritter, Günter
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=6140630&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=WO1983000875(A1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Lenz, Uwe, Böcker, Dietrich, Dolkemeyer, Wilfried, Giehr, Axel, Ritter, Günter filed Critical Lenz, Uwe
Publication of WO1983000875A1 publication Critical patent/WO1983000875A1/en

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J21/00Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
    • B01J21/18Carbon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G49/00Treatment of hydrocarbon oils, in the presence of hydrogen or hydrogen-generating compounds, not provided for in a single one of groups C10G45/02, C10G45/32, C10G45/44, C10G45/58 or C10G47/00
    • C10G49/02Treatment of hydrocarbon oils, in the presence of hydrogen or hydrogen-generating compounds, not provided for in a single one of groups C10G45/02, C10G45/32, C10G45/44, C10G45/58 or C10G47/00 characterised by the catalyst used

Definitions

  • the invention relates to a process for the hydrogenation of heavy and residual oils in the context of a process usually known as bottom phase hydrogenation using lignite coke and / or lignite from a high-temperature Winkler generator (HTW dust) as a catalyst, which in particular also as a carrier for can serve a heavy metal catalyst.
  • lignite coke and / or lignite from a high-temperature Winkler generator (HTW dust) as a catalyst, which in particular also as a carrier for can serve a heavy metal catalyst.
  • Winkler generator Winkler generator
  • the brown coal coke and / or the brown coal mine either serve themselves as a catalyst or as a support for a heavy metal catalyst.
  • the invention is therefore based on the object of replacing the known lignite-based catalysts or catalyst supports as far as possible with sufficiently available and even more effective lignite-based catalysts or catalyst supports.
  • the figure shows the extraction of the HTW dust.
  • the high-temperature angle generator 1 is followed by a cyclone 2, via which non-gasified components are fed back to the generator.
  • the HTW dust is obtained in a cyclone 3. Since the gas velocity in the HTW-Winkler generator is much higher than in the previous low-pressure generator, circuit cyclone 2 is required, while the low-pressure generator had only one cyclone in the raw gas stream.
  • the high-temperature Winkler generator is a new technical development by the applicant.
  • the effectiveness of the lignite-furnace coke and the HTW dust as a catalyst can be increased even further by treating them with a solution of a metal compound.
  • the lignite fine coke that is usually considered as a catalyst or catalyst support has a grain size that is less than 6 mm. Its pore full vacuum medium carries about 50% with pore radii smaller than 10 5 angstroms.
  • a mean sieve analysis of HTW dust shows the following grain size distribution:
  • 50% of the pore volume of HTW dust has pore radii ⁇ 2000 ⁇ .
  • the surface is> 300 m 2 / g.
  • a catalyst made according to the invention based on lignite fine coke contains z. B. 98 parts by weight of lignite fine coke with 2 parts by weight of sulfates or other compounds in an equivalent amount of-Fe, Mo, Co, Wo, ie catalytically active heavy metals and 100 parts by weight of heavy oil and so much aqueous sodium hydroxide solution (NaOH) that an aqueous extract from this mixture has a basicity from about pH 5 to pH 8 .
  • the ratio of catalyst support to metal salt can, however, be varied within wide limits.
  • the mixture is expediently prepared in such a way that hearth coke and / or HTW dust are placed in the mixer and, after the mixer has been started up, the metal salt solution is added through nozzles in order to obtain uniform mixing.
  • the sodium hydroxide solution can then be injected in, followed by the addition of heavy oil.
  • other salts or oxides or sulfides can also be used. If the above mixture is ground for about an hour in a ball mill at a temperature of 95 ° C., the catalyst is in the form of a powdery solid with a grain size of less than 0.1 mm.
  • Equivalent catalysts can also be obtained by grinding in other mills.
  • Winkler dust As stated on page 1, paragraph 3, it has previously been assumed that suitable Winkler dust must be generated with little burnout, so that a relatively high C content is present in the dust.
  • LP dust low-pressure Winkler dust
  • Test 2 gives the product distribution when using an LP dust with a carbon content of 60% by weight and an iron content of 5.5% by weight. The additional treatment with FeSO and NaOH does not result in any significant improvement, as experiment 3 shows.
  • HTW dust was treated with (NH 4 ) 2 MoO 4 , the molar amount of Mo corresponding to the amounts of Fe used in experiments 6 and 8.
  • the doping with Mo results in an improvement over the Fe doping, but the Fe doping is preferred for economic reasons.
  • oven coke also leads to significantly better results than the known ND dust catalysts.
  • the best results were obtained with an oven coke that was doped with Fe. The unexpected increase in relative throughput is particularly noteworthy.
  • Good catalysts can also be produced if lignite dust, as used in Winkler generators, is treated with active metal salts and NaOH before gasification or coking.

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Abstract

Method for hydrogenating heavy oils and residual oils in a residual phase, and catalysts used in such method. Such catalysts are obtained by coking lignite, particularly in a hearth furnace, as well as by gasifying lignite in a high temperature Winkler generator; the catalytic properties of such catalysts are further improved by addition of metal compounds, particularly iron compounds.

Description

Verfahren zum Hydrieren von Schwer- und Rückstandsölen und dafür verwendete Katalysatoren Process for the hydrogenation of heavy and residual oils and catalysts used therefor
Anwendung der Erfindung:Application of the invention:
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Hydrieren von Schwer- und Rückständsölen im Rahmen eines üblicherweise als Sumpfphasehydrierung bekannten Prozesses unter der Verwendung von Braunkohlenkoks und/oder Braunkohlengrude aus einem Hochtemperatur-Winkler-Generator (HTW-Staub) als Katalysator, der insbesondere auch als Träger für einen Schwermetallkatalysator dienen kann. Der Braunkohlenkoks und/oder die Braunkohlengrude dienen entweder selbst als Ka£alysator oder als Träger für einen Schwermetallkatalysator.The invention relates to a process for the hydrogenation of heavy and residual oils in the context of a process usually known as bottom phase hydrogenation using lignite coke and / or lignite from a high-temperature Winkler generator (HTW dust) as a catalyst, which in particular also as a carrier for can serve a heavy metal catalyst. The brown coal coke and / or the brown coal mine either serve themselves as a catalyst or as a support for a heavy metal catalyst.
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen: Verfahren zum Aufarbeiten von Schwer- und Rückstandsölen in der Sumpfphasehydrierung unter der Verwendung von Braunkohlenkoks und Braunkohlengrude als Katalysator oder Katalysatorträger sind an sich bekannt. So beschreibt z. B. Krönig in seinem Buch "Die katalytische Druckhydrierung von Kohlen, Teeren und Mineralölen", Springer Verlag Berlin, Göttingen, Heidelberg, 1950, Seite 79, Zeilen 13 und 14: "Als besonders geeigneter (Katalysator-) Träger hat. sich aktivierte Braunkohlengrude (bei der ölhydrierung) erwiesen ...".Characteristics of the known technical solutions: Processes for working up heavy and residue oils in the bottom phase hydrogenation using lignite coke and lignite coals as a catalyst or catalyst support are known per se. For example, B. Krönig in his book "The Catalytic Pressure Hydrogenation of Coals, Tar and Mineral Oils", Springer Verlag Berlin, Göttingen, Heidelberg, 1950, page 79, lines 13 and 14: "Activated lignite has become a particularly suitable (catalyst) carrier (with oil hydrogenation) proven ... ".
Auf der gleichen Seite, Zeilen 25-29 heisst es: "Den günstigsten Effekt gibt eine in längerer Einwirkungszeit bei 900° C mit Wasserdampf aktivierte Grude; ausreichend ist aber schon die Aktivierung, die Braunkohle oder Braunkohlengrude bei der staubförmigen Vergasung - z. B. in Winkler Generatoren (damaliger Niederdruck-Winkler- Generator) - erhält (Winklerstaub) ...", wobei jedoch eine Fahrweise des Winkler-Generators auf relativ geringen Ausbrand (hoher verbleibender Kohlenstoffgehalt) erforderlich ist, also eine an sich unwirtschaftliche Fahrweise.On the same page, lines 25-29 it says: "The cheapest effect is a grudge activated with water vapor in a longer exposure time at 900 ° C; however, the activation, the brown coal or brown coal grudge with dusty gasification - is sufficient. in Winkler generators (at that time low-pressure Winkler Generator) - receives (Winkler dust) ... ", although the Winkler generator must be operated at a relatively low burn-out rate (high remaining carbon content), ie an inefficient driving style.
Bei Fehlen von Grude aus Winkler-Generatoren musste der Katalysatorträger (A-Kohle) besonders hergestellt werden, wofür beispielsweise ein sogenanntes CIPA-Verfahren genannt wird, nach dem die Aktivierung von feinkörnigem,kohlenstoffhaltigem Material wie beim Winkler-Generator im schwebenden Zustand mit Luft und Wasserdampf bei Temperaturen um 900° C erfolgt. Als weiterer möglicher Katalysatorträger wird schliesslich normale Braunkohlen-Schwelgrude angeführt (gleiche Seite, Zeilen 33-40), wobei jedoch schlechtere Ergebnisse erhalten wurden.In the absence of Grude from Winkler generators, the catalyst carrier (activated carbon) had to be specially manufactured, for which a so-called CIPA process is named, according to which the activation of fine-grained, carbonaceous material as with the Winkler generator in the floating state with air and Water vapor occurs at temperatures around 900 ° C. Finally, normal lignite smoldering is listed as another possible catalyst support (same page, lines 33-40), but worse results have been obtained.
Auf der folgenden Seite 80 seines Buches gibt Krönig sodann an (Zeilen 6-8), dass das auf die Grude imprägnierte Metall- (Eisen-) sulfat mit Natronlauge umzusetzen sei. Schliesslich wird angegeben, dass für die Wirksamkeit des "Katalysators" dessen Feinmahlung wichtig sei, wobei der trocken grob vorgemahlene Katalysator in (möglichst asphaltfreiem) öl zu einem Katalysatorbrei feingemahlen werden soll (Zeile 15).On the following page 80 of his book, Krönig then states (lines 6-8) that the metal (iron) sulfate impregnated on the grude should be reacted with sodium hydroxide solution. Finally, it is stated that for the effectiveness of the "catalyst", its fine grinding is important, the dry, roughly pre-ground catalyst being finely ground in (asphalt-free) oil to give a catalyst slurry (line 15).
Dieser Stand der Technik lehrt also, dass der bei der Vergasung oder Verschwelung erhaltene Braunkohlenkoks mit Wasserdampf und (Luft-) Säuerstoff aktiviert werden muss oder, falls Braunkohlengrude (Winklerstaub) verwendet wird, auf relativ geringen Ausbrand im Winkler Generator gefahren werden muss, um auf diese Weise einen für die (Schwer-) Ölhydrierung brauchbaren Katalysator bzw. Katalysatorträger zu gewinnen. Abgesehen davon, dass aus der Winkler-Vergasung mit relativ geringem Ausbrand erzeugte Braunkohlengrude (Winklerstaub) nicht in ausreichenden Mengen zur Verfügung steht, da aus wirtschaftlichen Erwägungen die Vergasungsprozesse nach dem Winkler-Verfahren auf eine möglichst vollständige Vergasung der eingesetzten Braunkohle gerichtet sind, hat es sich auch gezeigt, dass das Aktivieren des Braunkohlenkokses mit Wasserdampf sehr aufwendig und teuer ist, nicht zuletzt wegen der relativ langen Einwirkungszeit und hohen Temperaturen.This prior art therefore teaches that the lignite coke obtained during gasification or carbonization must be activated with water vapor and (atmospheric) oxygen, or, if lignite coal (Winkler dust) is used, must be run to a relatively low burnout in the Winkler generator in order to in this way to obtain a catalyst or catalyst support which can be used for (heavy) oil hydrogenation. Apart from the fact that lignite coarse (Winkler dust) produced from Winkler gasification with relatively little burnout is not available in sufficient quantities, since for economic reasons the gasification processes according to the Winkler process are aimed at the most complete gasification of the brown coal used, it has It has also been shown that activating lignite coke with steam is very complex and expensive, not least because of the relatively long exposure time and high temperatures.
Ziel der Erfindung:Purpose of the invention:
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die bekannten Katalysatoren bzw. Katalysatorträger auf Braunkohlenbasis möglichst durch ausreichend verfügbare und noch wirksamere Katalysatoren bzw. Katalystorträger auf Braunkohlenbasis zu ersetzen.The invention is therefore based on the object of replacing the known lignite-based catalysts or catalyst supports as far as possible with sufficiently available and even more effective lignite-based catalysts or catalyst supports.
Darlegung des Wesens der Erfindung: überraschenderweise hat sich nun gezeigt, dass Braun- kohlenfeinkoks, der durch die Verkokung von Braunkohle in einem Herdofen erzeugt wird, und dass Winklerstaub aus einem Hochtemperatur-Winkler-Geneator (HTW- Staub) unabhängig vom Ausbrand die auf einen vorteilhaften Katalysator bzw. Katalysatorträger gerichteten Erwartungen vollständig erfüllen und dass darüber hinaus der Braunkohlenfeinkoks noch eine höhere Durch- satzleistung bei der Behandlung von Schwer- und Rückstandsölen mit Wasserstoff ermöglicht.Explanation of the nature of the invention: Surprisingly, it has now been shown that brown coal fine coke, which is produced by the coking of brown coal in a hearth furnace, and that Winkler dust from a high-temperature Winkler generator (HTW dust) is independent of the burnout advantageous catalyst or catalyst carrier fully meet expectations and that, moreover, the lignite fine coke enables even higher throughput in the treatment of heavy and residual oils with hydrogen.
Bei der Verkokung im Herdofen wird feingemahlene und vorgetrocknete Braunkohle über Fallrohre am Aussen- rand der Herdofenplatte aufgegeben und wandert unter deren ständiger Drehung und der Einwirkung der feststehenden Rührschaufeln langsam zur Mitte, von wo aus der fertige Koks ausgetragen wird. Beim Durchgang treten die flüchtigen Bestandteile aus der Braunkohlen-/ Koksschüttung aus und werden unter Luftzufuhr von aussen oberhalb der Koksschüttung teilweise verbrannt. Der Verkokungsprozess wird über diese Verbrennung eines Teils der flüchtigen Bestandteile geführt, d. h. es wird unter Luftmangel gearbeitet, so dass jeweils nur eine solche Menge an flüchtigen Bestandteilen verbrennt, wie zur Aufrechterhaltung der Verkokungstemperatur benötigt wird. Das Verkoken von Braunkohle im Herdofen erfolgt im allgemeinen ohne Zufuhr von Wasserdampf oder Wasser von aussen, da der Wassergehalt der vorgetrockneten Braunkohle so eingestellt werden kann, dass Koks mit den gewünschten Eigenschaften erhalten wird.When coking in the hearth furnace, finely ground and pre-dried lignite is fed in via downpipes on the outer edge of the hearth furnace plate and slowly moves to the center under the constant rotation and action of the fixed stirring blades the finished coke is discharged. During the passage, the volatile constituents emerge from the lignite / coke bed and are partially burned with an air supply from outside above the coke bed. The coking process is carried out by burning part of the volatile constituents, ie there is a lack of air, so that only the amount of volatile constituents that is required to maintain the coking temperature is burned. Lignite is coked in the stove in general without the addition of steam or water from the outside, since the water content of the pre-dried lignite can be adjusted so that coke with the desired properties is obtained.
Ausführungsbeispiel:Design example:
Die Figur zeigt die Gewinnung des HTW-Staubs. Dem Hochtemperatur-Winklergenβator 1 ist ein Zyklon 2 nachgeschaltet, über den nicht vergaste Anteile dem Generator wieder zugeführt werden. Der HTW-Staub wird in einem Zyklon 3 gewonnen. Da die Gasgeschwindigkeit im HTW-Winkler-Generator wesentlich höher ist als im früheren Niederdruck-Generator, ist der Kreislauf-Zyklon 2 erforderlich, während der Niederdruck Generator nur einen Zyklon im Rohgasstrom besass.The figure shows the extraction of the HTW dust. The high-temperature angle generator 1 is followed by a cyclone 2, via which non-gasified components are fed back to the generator. The HTW dust is obtained in a cyclone 3. Since the gas velocity in the HTW-Winkler generator is much higher than in the previous low-pressure generator, circuit cyclone 2 is required, while the low-pressure generator had only one cyclone in the raw gas stream.
Der Hochtemperatur-Winklergenerator ist eine technische Neuentwicklung der Anmelderin.The high-temperature Winkler generator is a new technical development by the applicant.
Eine technische Einheit befindet sich im Bau (sh. z. B. H. Teggers, K.-A. Theis, L. Schrader, Erdöl und Kohle - Erdgas-Petrochemie vereinigt mit Brennstoffchemie, Bd. 35, Heft 4, April 1982, S.178-181). Niederdruck-Staub und HTW-Staub unterscheiden sich daher in wesentlichen Eigenschaften, wie aus einer typischen Analyse (Tabelle 1) hervorgeht:A technical unit is under construction (see e.g. BH Teggers, K.-A. Theis, L. Schrader, Petroleum and Coal - Natural Gas-Petrochemicals combined with Fuel Chemistry, Vol. 35, No. 4, April 1982, p.178 -181). Low-pressure dust and HTW dust therefore differ in essential properties, as can be seen from a typical analysis (Table 1):
Figure imgf000007_0001
Figure imgf000007_0001
Es wurde gemäss vorliegender Erfindung weiterhin gefunden, dass die Wirksamkeit des Braunkohlenherdofenkokses und des HTW-Staubs als Katalysator noch weiter dadurch gesteigert werden kann, dass diese mit einer Lösung einer Metallverbindung behandelt werden.According to the present invention, it was further found that the effectiveness of the lignite-furnace coke and the HTW dust as a catalyst can be increased even further by treating them with a solution of a metal compound.
Der üblicherweise als Katalysator bzw. Katalysator Träger in Betracht kommende Braunkohlenfeinkoks hat eine Körnung, die kleiner als 6 mm ist. Sein Porenvolluummeenn bbeettrraäggt bei Porenradien kleiner 105 Angström ungefähr 50 %.The lignite fine coke that is usually considered as a catalyst or catalyst support has a grain size that is less than 6 mm. Its pore full vacuum medium carries about 50% with pore radii smaller than 10 5 angstroms.
Eine mittlere Siebanalyse von HTW-Staub ergibt folgende Korngrössenverteilung:A mean sieve analysis of HTW dust shows the following grain size distribution:
Durchmesser in um Anteil in %Diameter in% in%
> 2000 0,02> 2000 0.02
1000 - 2000 0,041000 - 2000 0.04
500 - 1000 0,5500 - 1000 0.5
315 - 500 2,0315 - 500 2.0
315 - 200 6,0315 - 200 6.0
200 - 125 10200 - 125 10
125 - 90 7125 - 90 7
90 - 63 590 - 63 5
63 - 50 5 Durchmesser in μm Anteil in %63 - 50 5 Diameter in μm proportion in%
50 - 40 350 - 40 3
40 - 32 1040 - 32 10
<32 51,5<32 51.5
Beim Einsatz des HTW-Staubs als Katalysator (-Träger) empfiehlt sich das Absieben des Grobanteils >90 μm oder Mahlung auf einen Durchmesser von < 90 μm.When using HTW dust as a catalyst (carrier), we recommend screening off the coarse fraction> 90 μm or grinding to a diameter of <90 μm.
50 % des Porenvolumens des HTW-Staubs besitzen Porenradien < 2000 Å. Die Oberfläche beträgt >300 m2/g.50% of the pore volume of HTW dust has pore radii <2000 Å. The surface is> 300 m 2 / g.
Wie bereits bei Krönig gelehrt, kann die Wirksamkeit der neuartigen Katalysatoren durch BEhandlung mit Sulfaten von. katalytisch aktiven Metallen gesteigert werden. Ein nach der Erfindung hergestellter Katalysator auf Basis Braunkohlenfeinkoks enthält z. B. 98 Gewichtsanteile an Braunkohlenfeinkoks mit 2 Gewichtsteilen Sulfaten oder anderen Verbindungen in äquivalenter Menge von-Fe, Mo, Co, Wo, d. h. katalytisch aktiver Schwermetalle und 100 Gewichtsteile Schweröl und soviel wässrige Natronlauge (NaOH) , dass ein wässriger Auszug aus dieser Mischung eineBasizität von ungefähr pH5 bis pH8 aufweist. Das Verhältnis Katalysatorträger zu Metallsalz kann jedoch in weiten Grenzen variiert werden.As already taught by Krönig, the effectiveness of the new catalysts can be reduced by treatment with sulfates. catalytically active metals can be increased. A catalyst made according to the invention based on lignite fine coke contains z. B. 98 parts by weight of lignite fine coke with 2 parts by weight of sulfates or other compounds in an equivalent amount of-Fe, Mo, Co, Wo, ie catalytically active heavy metals and 100 parts by weight of heavy oil and so much aqueous sodium hydroxide solution (NaOH) that an aqueous extract from this mixture has a basicity from about pH 5 to pH 8 . The ratio of catalyst support to metal salt can, however, be varied within wide limits.
Die Herstellung der Mischung erfolgt zweckmässigerweise so, dass Herdofenkoks und/oder HTW-Staub im Mischer vorgelegt werden und nach Inbetriebsetzen des Mischers die Zugabe der Metallsalzlösung durch Düsen erfolgt, um eine gleichmässige Durchmischung zu erhalten. Anschliessend kann dann die Natronlauge eingedüst werden, .gefolgt vom Schwerölzusatz. Anstelle der Sulfate der genannten Metalle können auch andere Salze bzw. Oxide bzw. Sulfide verwendet werden. Wird die obige Mischung etwa eine Stunde lang in einer Kugelmühle bei einer Temperatur von 95° C gemahlen, liegt der Katalysator als pulvriger Feststoff mit einer Korngrösse von kleiner als 0,1 mm vor,The mixture is expediently prepared in such a way that hearth coke and / or HTW dust are placed in the mixer and, after the mixer has been started up, the metal salt solution is added through nozzles in order to obtain uniform mixing. The sodium hydroxide solution can then be injected in, followed by the addition of heavy oil. Instead of the sulfates of the metals mentioned, other salts or oxides or sulfides can also be used. If the above mixture is ground for about an hour in a ball mill at a temperature of 95 ° C., the catalyst is in the form of a powdery solid with a grain size of less than 0.1 mm.
Gleichwertige Katalysatoren können auch beim Mahlen in anderen Mühlen erhalten werden.Equivalent catalysts can also be obtained by grinding in other mills.
Die Wirksamkeit der neuen Katalysatoren im Vergleich zu bisher bekannten Katalysatoren aus aktivierter Braunkohlengrude ist in Tabelle 2 dargestellt.The effectiveness of the new catalysts compared to previously known catalysts from activated lignite is shown in Table 2.
Die Ergebnisse beruhen auf Hydrierungen bei 450° C von Schwer- bzw. Ruckstandsöl bestehend aus 50 Gew. % eines Vakuumdestillats mit Siedebereich 350 - 500° C und- 50% eines Rückstandsöls mit Siedebereich 500° C. Hydrierungen mit den erfindungsgemassen Katalysatoren können in weiten Grenzen von 380 - 500° C durchgeführt werden, wobei der Bereich von 420 - 480° C bevorzugt ist. Bei den Vergleichsversuch'en wurde bei einem Druck von 300 bar gearbeitet. Es ist jedoch dem Fachmann bekannt, dass die Hydrierungen wie sie in der Sumpfphase durchgeführt werden, in weiten Druckgrenzen variiert werden können. Auch der Reaktortyp, der zur Hydrierung verwendet wird, kann je nach gestellten Anforderungen beliebig gewählt werden.The results are based on hydrogenations at 450.degree. C. of heavy or residue oil consisting of 50% by weight of a vacuum distillate with a boiling range of 350-500.degree. C. and 50% of a residual oil with a boiling range of 500.degree. C. Hydrogenations with the catalysts according to the invention can be carried out in a wide range Limits of 380-500 ° C are carried out, with the range of 420-480 ° C being preferred. In the comparative experiments, a pressure of 300 bar was used. However, it is known to the person skilled in the art that the hydrogenations as they are carried out in the bottom phase can be varied within wide pressure limits. The type of reactor used for the hydrogenation can also be chosen as desired, depending on the requirements.
Die Behandlung der Katalysatoren mit FeSO4 erfolgte wie auf Seite 6 angegeben.
Figure imgf000010_0001
The treatment of the catalysts with FeSO 4 was carried out as indicated on page 6.
Figure imgf000010_0001
Die Tabelle zeigt, dass die erfindungsgemassen Katalysatoren für den Fachmann unerwartet gute Eigenschaften haben, die eine wesentliche Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik darstellen.The table shows that the catalysts according to the invention have unexpectedly good properties for the person skilled in the art, which represent a significant improvement over the prior art.
Wie auf Seite 1, Abs. 3 ausgeführt, ist man bisher davon ausgegangen, dass geeigneter Winkler-Staub bei geringem Ausbrand erzeugt werden muss, so dass ein relativ hoher C-Gehalt im Staub vorhanden ist. Zudem war im Falle des Niederdruck-Winklerstaubs (ND-Staub) bekannt, dass mit zunehmendem Eisengehalt im Staub selbst eine zunehmende Aktivität des Katalysators einherging. Versuch 2 ergibt die Produktverteilung bei Verwendung eines ND-Staubs mit einem Kohlenstoffgehalt von 60 Gew. % und einem Eisengehalt von 5,5 Gew. %. Die zusätzliche Behandlung mit FeSO, und NaOH ergibt wie Versuch 3 zeigt, keine wesentliche Verbesserung.As stated on page 1, paragraph 3, it has previously been assumed that suitable Winkler dust must be generated with little burnout, so that a relatively high C content is present in the dust. In addition, in the case of low-pressure Winkler dust (LP dust), it was known that the increasing iron content in the dust was accompanied by an increasing activity of the catalyst. Test 2 gives the product distribution when using an LP dust with a carbon content of 60% by weight and an iron content of 5.5% by weight. The additional treatment with FeSO and NaOH does not result in any significant improvement, as experiment 3 shows.
überraschend wurde gefunden, wie Versuch 5 zeigt, dass bei Verwendung von HTW-Staub mit nur 25 Gew. % C, also bei hohem und demgemäss sehr wirtschaftlichem Ausbrand im Generator, Ergebnisse erhalten werden, die trotz niederem Fe-Gehalt im Staub diejenigen der Versuche 2 und 3 wesentlich übertreffen. Hieraus geht deutlich hervor, dass die andersartige Fahrweise der HTW-Generator-Anlage gegenüber der ND-Generator-Anlage zu einem Staub führt, der vom Fachmann nicht vorhersehbare verbesserte katalytische Eigenschaften besitzt.Surprisingly, it was found, as experiment 5 shows, that when using HTW dust with only 25% by weight C, that is to say with a high and accordingly very economical burnout in the generator, results are obtained which, despite the low Fe content in the dust, are those of the experiments 2 and 3 significantly surpass. This clearly shows that the different way of operating the HTW generator system compared to the LP generator system leads to dust that has improved catalytic properties that are not foreseeable by a person skilled in the art.
Die besseren Eigenschaften sind bei grosstechnischen Anlagen mit Durchsätzen von 1,9 Mio. t Braunkohle pro Jahr ein bedeutender technischer Fortschritt, der einen wichtigen Beitrag zur verbesserten Nutzung schwerer öle darstellt. Auch aus den Versuchen 6 und 8 wird deutlich, dass der Ausbrand für die katalytischen Eigenschaften des HTW Staubs ohne Bedeutung ist. Sie zeigen jedoch, dass die Fe-Dotierung eine weitere Verbesserung der katalytischen Eigenschaften bewirkt.The better properties of large-scale plants with throughputs of 1.9 million t of lignite per year are a significant technical advance, which makes an important contribution to the improved use of heavy oils. Experiments 6 and 8 also make it clear that the burnout is irrelevant to the catalytic properties of HTW dust. However, they show that Fe doping brings about a further improvement in the catalytic properties.
In Versuch 9 wurde HTW-Staub mit (NH4)2MoO4 behandelt, wobei die molare Menge Mo den in Versuch 6 und 8 eingesetzten Fe-Mengen entspricht. Die Dotierung mit Mo ergibt zwar eine Verbesserung gegenüber der Fe-Dotierung, jedoch wird aus wirtschaftlichen Gründen die Fe-Dotierung bevorzugt.In experiment 9, HTW dust was treated with (NH 4 ) 2 MoO 4 , the molar amount of Mo corresponding to the amounts of Fe used in experiments 6 and 8. The doping with Mo results in an improvement over the Fe doping, but the Fe doping is preferred for economic reasons.
In Versuch 9 wurde das Verhältnis FeSO4/Katalysatorträger gegenüber Versuch 6 verdoppelt. Hierdurch wird, wie die Zahlen. zeigen, das Ergebnis verbessert.In experiment 9, the ratio of FeSO 4 / catalyst support was doubled compared to experiment 6. This will, like the numbers. show the result improved.
Wie Versuch 4 zeigt, führt auch Herdofenkoks zu deutlich besseren Ergebnissen als die bekannten ND-Staub Katalysatoren. Die besten Ergebnisse wurden jedoch mit einem Herdofenkoks erhalten, der mit Fe dotiert war. Hierbei ist besonders die unerwartete Erhöhung des relativen Durchsatzes hervorzuheben.As experiment 4 shows, oven coke also leads to significantly better results than the known ND dust catalysts. However, the best results were obtained with an oven coke that was doped with Fe. The unexpected increase in relative throughput is particularly noteworthy.
Weitere nicht in Tabelle 2 enthaltene Vergleichsversuche haben ergeben, dass auch auf andere Weise hergestellte Braunkohlenkokse bessere Ergebnisse liefern als die bekannten ND-Winklerstäube.Further comparison tests not shown in Table 2 have shown that brown coal coke produced in other ways also gives better results than the known ND Winkler dusts.
Gute Katalysatoren lassen sich auch herstellen, wenn man Braunkohlenstäube, wie sie in Winkler-Generatoren eingesetzt werden, vor der Vergasung oder Verkokung mit aktiven Metallsalzen und NaOH behandelt. Good catalysts can also be produced if lignite dust, as used in Winkler generators, is treated with active metal salts and NaOH before gasification or coking.

Claims

Patentanspruch: Claim:
1. Verfahren zum katalytischen Behandeln von Schwer- und Rückstandsölen mit Wasserstoff in Gegenwart von insbesondere als Träger für ein Schwermetall dienenden Braunkohlenkoks, dadurch gekennzeichnet, dass durch Verkokung in einem Herdofen gewonnener Braunkohlenfeinkoks als Katalysator und/oder Katalysatorträger verwendet wird.1. A process for the catalytic treatment of heavy and residual oils with hydrogen in the presence of lignite coke serving in particular as a carrier for a heavy metal, characterized in that lignite fine coke obtained by coking in a hearth furnace is used as a catalyst and / or catalyst carrier.
2. Verfahren zum katalytischen Behandeln von Schwer und Rückstandsölen mit Wasserstoff in Gegenwart von insbesondere als Träger für ein Schwerjrtetall dienender Braunkohlengrude, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Hochtemperatur-Winkler-Vergasungs-Reaktor gewonnener Staub (HTW-Staub) als Katalysator und/oder Katalysatorträger verwendet wird.2. A process for the catalytic treatment of heavy and residual oils with hydrogen in the presence of lignite coals serving in particular as a carrier for a heavy metal, characterized in that dust obtained in a high-temperature Winkler gasification reactor (HTW dust) as a catalyst and / or catalyst carrier is used.
3. Verfahren nach Punkt 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Braunkohlenfeinkoks und der HTW-Staub mit einer Lösung von Metallverbindungen behandelt werden.3. The method according to item 1 or 2, characterized in that the lignite fine coke and the HTW dust are treated with a solution of metal compounds.
4. Verfahren nach einem der Punkte 1- 3, dadurch gekennzeichnet, dass Braunkohlenfeinkoks und/oder HTW Staub mit Sulfaten, anderen Salzen, Oxiden bzw. Sulfiden oder Gemischen davon, von katalytisch aktiven Metallen, Wässriger Natronlauge sowie Schweröl vermischt werden und feinstgemahlen dem zu hydrierenden Schweröl zugesetzt werden. 4. The method according to any one of the items 1-3, characterized in that brown coal fine coke and / or HTW dust are mixed with sulfates, other salts, oxides or sulfides or mixtures thereof, of catalytically active metals, aqueous sodium hydroxide solution and heavy oil and are finely ground to this hydrogenating heavy oil can be added.
5. Verfahren nach einem der Punkte 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass. der Katalysator in Konzentrationen von 0,1 bis 10 Gewichtsprozenten bezogen auf das zu hydrierende Schweröl zugesetzt wird.5. The method according to any one of items 1-4, characterized in that the catalyst is added in concentrations of 0.1 to 10 percent by weight based on the heavy oil to be hydrogenated.
6. Katalysator zum Behandeln von Schwer- und Rückstandsölen mit Wasserstoff in Gegenwart von insbesondere als Träger für ein Schwermetall dienenden Braunkohlenkoks und/oder Braunkohlengrude, dadurch gekennzeichnet, dass durch Verkokung insbesondere in einem Herdofen gewonnener Braunkohlenfeinkoks und/oder in einem Hochtemperatur-Winkler-Vergasungs- generator gewonnener Staub (HTW-Staub) als Katalysatoren und/oder Katalysatorträger verwendet werden. 6. Catalyst for treating heavy and residual oils with hydrogen in the presence of lignite coke and / or lignite coal serving in particular as a carrier for a heavy metal, characterized in that lignite fine coke obtained in a hearth furnace, in particular, and / or in a high-temperature Winkler gasification gasifier - Dust generated by the generator (HTW dust) can be used as catalysts and / or catalyst carriers.
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